package com.stephen.data.stack;

/**
 * @author: stephen
 * @create: 2020-01-31 00:29
 * @description: 用栈实现简单计算器功能
 */
public class Calcultor {

    public static void main(String[] args) {
        // 实际做运算
        String expression = "115+6*20-2";
        // 1.创建两个栈,一个数栈,一个符号栈
        ArrayStack2 numStack = new ArrayStack2(10);
        ArrayStack2 operStack = new ArrayStack2(10);

        // 2.定义相关变量
        int index = 0; // 用于扫描
        int res = 0;
        int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        int oper = 0;
        char ch = ' '; // 存放每次扫描得到的char
        String keyNum = ""; // 用于拼接输入的多位数字

        // 3.循环扫描表达式
        while (true) {
            // 依次取出每个字符
            ch = expression.substring(index, index + 1).charAt(0);
            // 判断char,做相应处理
            if (operStack.isOper(ch)) { // 如果是运算符
                // 判断当前符号栈是否为空
                if (!operStack.isEmpty()) {
                    // 若符号栈有操作符,进行比较,若当前操作符优先级小于或等于栈中优先级
                    // 则从数栈中pop出两个数,从符号栈中pop出一个符号,进行运算,
                    // 将运算结果入数栈,当前操作符,入符号栈
                    if (operStack.priority(ch) <= operStack.priority(operStack.peek())) {
                        num1 = numStack.pop();
                        num2 = numStack.pop();
                        oper = operStack.pop();
                        res = operStack.cal(num1,num2,oper);
                        numStack.push(res);
                        operStack.push(ch);
                    } else {
                        // 当前操作符优先级大于栈顶操作符,则直接压入符号栈
                        operStack.push(ch);
                    }
                } else {
                    // 为空则符号直接进栈
                    operStack.push(ch);
                }
            } else {
                // 如果是数,则直接入数栈
                // 此时的ch是字符,需要减去48
                // TODO 看一下是否可以直接转为数字?
                // 多位数时,要向后扫描,不是数字才停止
                // numStack.push(ch - 48);
                keyNum += ch;

                // 如果ch已经是表达式最后一位,则直接入栈
                if (index == expression.length() - 1) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keyNum));
                } else if (operStack.isOper(expression.substring(index+1, index+2).charAt(0))) {
                    numStack.push(Integer.parseInt(keyNum));
                    // 清空keyNum
                    keyNum = "";
                }

            }
            index++;
            // 判断是否扫描到表达式最后
            if (index >= expression.length()) {
                break;
            }
        }

        // 当表达式扫描完毕,则顺序的从数栈和符号栈中pop出相应的数和符号,并做运算
        while (true) {
            // 如果符号栈为空,则表示已经计算到了最后结果,数栈中只有一个数字,即最终结果
            if (operStack.isEmpty()) {
                break;
            }
            // 否则,就继续运算
            num1 = numStack.pop();
            num2 = numStack.pop();
            oper = operStack.pop();
            res = operStack.cal(num1,num2,oper);
            // 运算结果入栈
            numStack.push(res);
        }
        int result = numStack.pop();
        System.out.printf("表达式[%s=%d]",expression,result);
    }

}

// 栈
class ArrayStack2 {
    private int maxSize; // 最大容量
    private int[] stack; // 栈
    private int top = -1; // 栈顶,初始值为-1

    public ArrayStack2(int maxSize) {
        this.maxSize = maxSize;
        // 初始化数组
        stack = new int[this.maxSize];
    }

    /**
     * 做运算
     * @param num1 先出栈的值
     * @param num2 后出栈的值
     * @param oper 运算符
     * @return
     */
    public int cal(int num1,int num2,int oper) {
        int res = 0; // 计算结果
        switch (oper) {
            case '+':
                res = num1 + num2;
                break;
            case '-':
                // 后一个数减前一个数
                res = num2 - num1;
                break;
            case '*':
                res = num1 * num2;
                break;
            case '/':
                res = num2 / num1;
                break;
            default:
                break;
        }

        return res;
    }

    /**
     * 返回运算符的优先级
     * 自定义为数字,越大,优先级越高
     * 暂时只有 +,-,*,/
     * @param oper 操作符 int可以和char直接比较
     * @return
     */
    public int priority(int oper) {
        if (oper == '*' || oper == '/') {
            return 1;
        } else if (oper == '+' || oper == '-') {
            return 0;
        } else {
            return -1;
        }

    }

    /**
     * 判断是否是操作符
     * @param val 当前选择的字符
     * @return
     */
    public boolean isOper(char val) {
        return val == '+' || val == '-' || val == '*' || val == '/';
    }

    public boolean isFull() {
        return top == maxSize - 1;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return top == -1;
    }

    /**
     * 查看栈顶元素
     * @return
     */
    public int peek() {
        return stack[top];
    }

    public void list() {
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("栈空,无数据~~~");
            return;
        }
        for (int i = top; i >= 0; i--) {
            System.out.printf("stack[%d]为[%d] \n",i,stack[i]);
        }
    }

    // 压栈
    public void push(int value) {
        if (isFull()) {
            System.out.println("栈满,压栈失败~~~");
            return;
        }
        top++;
        stack[top] = value;
    }

    // 出栈
    public int pop() {
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("栈空,没有数据~~~");
        }
        int value = stack[top];
        top--;
        return value;
    }
}


